p (Phys.org) —O óxido de grafeno tem uma capacidade notável de remover rapidamente material radioativo de água contaminada, pesquisadores da Rice University e da Lomonosov Moscow State University descobriram. p Um esforço colaborativo do laboratório Rice do químico James Tour e do laboratório do químico Stepan Kalmykov em Moscou determinou que, Flocos de óxido de grafeno da espessura de um átomo ligam-se rapidamente a radionuclídeos naturais e feitos pelo homem e condensam-nos em sólidos. Os flocos são solúveis em líquidos e facilmente produzidos a granel.

p Os resultados experimentais foram relatados no jornal Royal Society of Chemistry Físico Química Física Química .

p A descoberta, Tour disse, pode ser uma vantagem na limpeza de locais contaminados como as usinas nucleares de Fukushima danificadas pelo terremoto e tsunami de 2011. Também poderia reduzir o custo de fraturamento hidráulico ("fracking") para recuperação de petróleo e gás e ajudar a reiniciar a mineração americana de metais de terras raras, ele disse.

p A grande área de superfície do óxido de grafeno define sua capacidade de adsorver toxinas, Kalmykov disse. "Portanto, as propriedades de alta retenção não são surpreendentes para nós, "disse ele." O que é surpreendente é a cinética muito rápida da sorção, que é a chave. "

p "No mundo probabilístico de reações químicas, onde coisas escassas (baixas concentrações) raramente esbarram em algo com o qual podem reagir, há uma maior probabilidade de que a 'mágica' aconteça com o óxido de grafeno do que com um grande e velho pedaço de bentonita, "disse Steven Winston, um ex-vice-presidente da Lockheed Martin and Parsons Engineering e um especialista em energia nuclear e remediação que está trabalhando com os pesquisadores. "Resumidamente, rápido é bom. "

p Determinar a rapidez com que foi objeto de experimentos do grupo Kalmykov. O laboratório testou óxido de grafeno sintetizado em Rice com resíduos nucleares simulados contendo urânio, plutônio e substâncias como sódio e cálcio que podem afetar negativamente sua adsorção. Mesmo assim, o óxido de grafeno provou ser muito melhor do que as argilas de bentonita e o carvão ativado granulado comumente usados ​​na limpeza nuclear.

p O óxido de grafeno introduzido nos resíduos simulados coagulados em minutos, aglutinando rapidamente as piores toxinas, Kalmykov disse. O processo funcionou em uma faixa de valores de pH.

p "Ver o espanto de Stepan com o quão bem isso funcionou foi uma boa confirmação, "Tour disse. Ele observou que a colaboração criou raízes quando Alexander Slesarev, um estudante de graduação em seu grupo, e Anna Yu. Romanchuk, um estudante de graduação no grupo de Kalmykov, conheci em uma conferência há vários anos.

p Os pesquisadores se concentraram na remoção de isótopos radioativos dos actinídeos e lantanídeos - os 30 elementos de terras raras na tabela periódica - dos líquidos, em vez de sólidos ou gases. "Embora eles não gostem muito de água, eles podem e se escondem lá fora, "Winston disse." Do ponto de vista da saúde humana e do meio ambiente, é onde eles são menos bem-vindos. "

p Os radionuclídeos de ocorrência natural também são indesejáveis ​​em fluidos de fraturamento hidráulico que os trazem para a superfície em operações de perfuração, Tour disse. "Quando a água subterrânea sai de um poço e é radioativa acima de um certo nível, eles não podem colocá-lo de volta no chão, "disse ele." Está muito quente. As empresas precisam enviar água contaminada para locais de repositório em todo o país a um custo muito alto. "A capacidade de filtrar rapidamente os contaminantes no local economizaria muito dinheiro, ele disse.

p Ele vê benefícios potenciais ainda maiores para a indústria de mineração. Os requisitos ambientais têm "essencialmente encerrado a mineração de metais de terras raras nos EUA, que são necessários para telefones celulares, "Tour disse." A China é dona do mercado porque eles não estão sujeitos aos mesmos padrões ambientais. Então, se essa tecnologia oferece a chance de reviver a mineração aqui, pode ser enorme. "

p Tour disse que a captura de radionuclídeos não os torna menos radioativos, apenas mais fácil de manusear. "Onde você tem enormes piscinas de material radioativo, como em Fukushima, você adiciona óxido de grafeno e obtém de volta um material sólido do que eram apenas íons em uma solução, "ele disse." Então você pode tirar isso e queimá-lo. O óxido de grafeno queima muito rapidamente e deixa um bolo de material radioativo que você pode reutilizar. "

p O baixo custo e as qualidades biodegradáveis ​​do óxido de grafeno devem torná-lo apropriado para uso em barreiras reativas permeáveis, uma tecnologia relativamente nova para remediação de águas subterrâneas in situ, ele disse.